[发明专利]基于单片机的三相自复式过、欠压保护器

摘要

本发明涉及一种基于单片机的三相自复式过、欠压保护器。现有的过压、欠压保护产品针对三相电压保护的很少，且采用降压变压器来完成电压检测，这就导致系统功能无法完全同步。本发明的保护器由电源电路、电压检测取样电路、单片机控制电路和磁保持继电器驱动电路组成；电源电路的输入端为三相电进线端，输出端为单片机控制电路和磁保持继电器驱动电路；电压检测取样电路的输入端为三相电进线端，输出端为单片机控制电路；单片机控制电路的输出端为磁保持继电器驱动电路，单片机控制电路接收电压信号转换判断，再经延时控制输出至磁保持继电器驱动电路。本发明体积小、使用寿命长、一致性好，可实现保护电压参数的精确调整，保护可靠。

主权项

基于单片机的三相自复式过、欠压保护器的保护方法，其特征在于：所述的保护器由电源电路、电压检测取样电路、单片机控制电路和磁保持继电器驱动电路组成；所述的电源电路的输入端接三相电进线端，输出端接单片机控制电路和磁保持继电器驱动电路；所述的电压检测取样电路的输入端接三相电进线端，输出端接单片机控制电路；所述的单片机控制电路的输出端接磁保持继电器驱动电路；单片机控制电路接收电压检测取样电路提供的电压信号进行转换判断，再经延时控制输出至磁保持继电器驱动电路，即对取样电压过、欠压情况进行判断；所述的电源电路中，三相相电压A、B、C分三路输入，A端分别接压敏电阻RV1的一端、滤波器C1的一端、电阻R1的一端和滤波器C2的一端，N端分别接压敏电阻RV1的另一端、滤波器C1的另一端、二极管D1的正极和电容E1的负极，电阻R1的另一端、滤波器C2的另一端和二极管D1的负极一并接入二极管D2的正极，二极管D2的负极和电容E1的正极分别接入电阻R9的一端，电阻R9的另一端分别接三极管Q5的基极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接三极管Q5的发射极，三极管Q5的集电极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接二极管D4的正极，二极管D4的负极接入稳压电路芯片TL7812，二极管D2的负极、电容E1的正极、电阻R9的一端、电阻R3的另一端和二极管D4的正极分别接入电源芯片TL7805；二极管D1的正极和电容E1的负极连接后接地，电阻R2的另一端和三极管Q5的发射极连接后接地；相电压A、N经并联的压敏电阻RV1，再经滤波器C1滤波后分两路输出，第一路经电阻R1分压，由滤波器C2滤波，送给二极管D1、D2和电容E1进行半波整流平波，产生直流供电电源，然后经电阻R9和R2、三极管Q5、电阻R3及二极管D4送入稳压电路芯片TL7812，由稳压电路芯片TL7812输出12V直流电源；第二路送至电源芯片TL7805形成+5V电源；电源电路中B、C两相与A相相同；所述的电压检测取样电路采集A、B、C三相电，为单片机提供电压信号；A端接二极管D3的正极，二极管D3的负极接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电容E2的正极和可调电阻W1的一端，可调电阻W1的另一端接电容E3的负极，可调电阻W1的滑动触电接电容E3的正极，电容E3的正极与可调电阻W1的滑动触电一并接入单片机控制电路；电容E2的负极接地，电容E3的负极与可调电阻W1的另一端连接后接地；A相电经二极管D3完成半波整流，经电阻R14、电容E2滤波降压，由可调电阻W1采集输入信号，经电容E3滤波送入单片机控制电路；电压检测取样电路中B、C两相与A相相同；所述的单片机控制电路包括单片机U2、电容C7、稳压管Z1、Z2、Z3；电源电路提供的+5V电源为单片机U2提供供电电源，+5V电源正负极之间并接电容C7完成滤波；稳压管Z1‑Z3为采样输入电压信号提供异常保护，稳压管Z1‑Z3稳压值为+5.1V，采集信号值为1.5～3V，一旦输入异常，信号值大于+5.1V时，稳压管击穿将输入电压值箝位于稳压值，保护单片机；电压检测取样电路采集的A、B、C三相电压信号送入单片机U2，经内部A/D转换后变为数字信号，与设定值比较产生过、欠压及缺相信号，分别用于驱动发光二极管L1‑L4显示保护器状态；同时，产生的信号输出指令输出至磁保持继电器驱动电路，根据检测量大小接通或断开所保护的主电路；所述的磁保持继电器驱动电路包括磁保持继电器K3、三极管Q1‑Q4以及电阻R6、R7、R10、R11、R19、R20、R21和R22；电阻R10的一端分别接三极管Q3的基极和电阻R7的一端，三极管Q3的发射极接电阻R7的另一端，三极管Q3的集电极接电阻R20的一端，电阻R20的另一端分别接电阻R19的一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电阻19的另一端，三极管Q1的集电极接磁保持继电器K3的3端；电阻R11的一端分别接三极管Q4的基极和电阻R6的一端，三极管Q4的发射极接电阻R6的另一端，三极管Q4的集电极接电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别接电阻R21的一端和三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电阻21的另一端，三极管Q2的集电极接磁保持继电器K3的1端；三极管Q3的发射极和电阻R7的另一端连接后接地，三极管Q4的发射极和电阻R6的另一端连接后接地，磁保持继电器K3的2端接地；电阻R7、R10、R19、R20及Q1、Q3组成一组功率放大电路，单片机U2输出指令时，其高电平信号经电阻R10、三极管Q3至地形成回路，使三极管Q3导通，从而使+12V电源经三极管Q1、电阻R20、三极管Q3至地，使三极管Q1导通，则+12V电源经三极管Q1加至磁保持继电器K3线圈，驱动磁保持继电器K3工作，磁保持继电器K3主触点闭合，接通三相电源主电路；电源出现过、欠压故障时，单片机U2输出指令经电阻R11、R6、三极管Q2、Q4、电阻R21、R22组成的功率放大电路，给磁保持继电器K3的1、2端送入反向脉冲驱动信号，使磁保持继电器K3状态反转，主触点断开，保护主电路；电压检测取样电路把电源信号输入单片机U2，单片机U2对电网电压实时检测，当检测到电压在正常范围之内时，由单片机U2给磁保持继电器驱动电路发出脉冲吸合指令；磁保持继电器驱动电路驱动磁保持继电器的吸合线圈，完成合闸，给负载供电；若因电网电源故障造成电压过高或过低而超出设定之后，则启动延时，延时到时后，则由单片机U2发出脉冲分闸指令，再经磁保持继电器驱动电路驱动磁保持继电器分闸线圈，完成分闸，停止向负载供电；当切断向负载供电后，单片机U2仍实时检测电网电压，当电网电压恢复至正常值时，单片机U2启动自复延时，以防止电压突然恢复，供电时电源不稳定影响用户用电，延时到时后，由单片机U2给磁保持继电器驱动电路发出脉冲吸合指令，完成自动复位合闸，恢复给负载供电。